基于三相電壓電流的10kV配電線路斷線故障檢測與定位系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于三相電壓電流的10kV配電線路斷線故障檢測與定位系統(tǒng)，包括：斷線故障保護終端和斷線故障檢測與定位工作站；斷線故障保護終端安裝在配電線路各測量點，每個保護終端通過通信網(wǎng)絡連接到斷線故障檢測與定位工作站上；所述斷線故障保護終端包括：依次串聯(lián)連接的模擬量輸入系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及輸出接口；斷線故障檢測及定位工作站安裝在各配電站內，工作站通過通信網(wǎng)絡連接到各個斷線故障保護終端上。本實用新型有益效果：通過采集到的電壓電流信息，不僅可以進行單相斷線及其接地復雜故障的判定，還能夠對多相斷線及其接地復雜故障進行準確檢測和定位，縮短了故障處理的時間。
【專利說明】
基于三相電壓電流的10kV配電線路斷線故障檢測與定位系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型屬于配電線路故障診斷技術領域，特別涉及一種基于三相電壓電流的1kV配電線路斷線故障檢測與定位系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]配電網(wǎng)一般來說是指35kV及其以下電壓等級的電力網(wǎng)絡，作用是向城市里各個配電站和各類用電負荷供電。目前我國大部分城市配電線路采用的是1kV電壓等級向用戶供電。配電線路分布面廣，總長度長，但運行環(huán)境惡劣，極易因雷擊，機械外力作用和線路負荷過載而發(fā)生斷線故障，嚴重威脅供電的安全性和可靠性。線路發(fā)生斷線故障后，系統(tǒng)的電壓質量將會受到十分明顯的影響，系統(tǒng)的三相對稱性遭到破壞，同時還有可能致使電動機因缺相運行而燒毀，大大減小了設備的使用壽命。此外斷線后還會有很大的可能繼續(xù)發(fā)生各種接地故障，這樣將可能引發(fā)火災，甚至電死人畜，造成難以挽救的后果。
[0003]現(xiàn)有技術通過分析配電網(wǎng)發(fā)生單相斷線故障時負序電流在系統(tǒng)中的分布規(guī)律，得出故障后系統(tǒng)負序電流大部分由故障點經(jīng)故障線路流向電源，而非故障線路的負序電流相對較小，以此作為故障選線的理論依據(jù)，且故障相電流絕對值差分后最大最小的差值在三相處理結果中是最大的，可以初步判定故障相，然后取半個周波內負序電流與故障相電壓的乘積對時間的積分值作為能量測度，動作判據(jù)為:按躲開其他饋線單相斷線故障的最大能量測度進行整定。
[0004]現(xiàn)有技術針對1kV架空線路輻射狀的拓撲特點，利用故障分量法對單相斷線故障的負序電壓分布進行分析，提出了基于負序電壓幅值的單相斷線判據(jù)。并結合負荷監(jiān)測點到電源點的最小路徑分析，提出了基于負荷監(jiān)測儀的單相斷線故障區(qū)域判定方法，通過劃定發(fā)生單相斷線故障的可能區(qū)域和不可能區(qū)域，同時將這兩個區(qū)域作差集運算，得出最小斷線故障區(qū)域。
[0005]上述技術中的故障分析和故障檢測定位方案有如下缺點:
[0006]①上述文獻都是針對的是單相斷線故障提出的處理辦法，對附加接地故障，尤其是對多相斷線故障缺乏充分的分析，解決方案相對單一，且難以判斷故障類型；
[0007]②通過檢測負序電流電壓作為判定依據(jù)，需要在負荷側增加設備，增加了投資和設備運維的工作量；
[0008]③通過比較電壓電流相位差作為判定依據(jù)，在特殊負荷類型情況下容易造成誤判斷，可靠性難以保障；
[0009]④通過劃分區(qū)域來確定故障位置仍難以準確確定故障區(qū)段，需要輔助人工巡查確定具體故障點。
【實用新型內容】
[0010]本實用新型的目的是為了克服上述問題，提出了一種基于三相電壓電流的1kV配電線路斷線故障檢測與定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)僅僅依靠現(xiàn)有設備上可以獲得的信息，不用增添新的設備;判定原理簡單，可靠性高;能夠對單相以及多相斷線及其接地復雜故障進行準確檢測和判定。
[0011 ]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用下述技術方案:
[0012]基于三相電壓電流的1kV配電線路斷線故障檢測與定位系統(tǒng)，包括:斷線故障保護終端和斷線故障檢測與定位工作站；
[0013]所述斷線故障保護終端安裝在配電線路各測量點，每個保護終端通過通信網(wǎng)絡連接到斷線故障檢測與定位工作站上;所述斷線故障保護終端包括:依次串聯(lián)連接的模擬量輸入系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及輸出接口 ；
[0014]所述斷線故障檢測及定位工作站安裝在各配電站內，斷線故障檢測及定位工作站通過通信網(wǎng)絡連接到各個斷線故障保護終端上。
[0015]進一步地，所述模擬量輸入系統(tǒng)包括:電壓互感器和電流互感器；電壓和電流模擬量分別通過電壓互感器二次側和電流互感器二次側輸入。
[0016]進一步地，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括:
[0017]依次串聯(lián)連接的第一電壓形成裝置、第一模擬低通濾波器和第一采樣保持器；
[0018]依次串聯(lián)連接的第二電壓形成裝置、第二模擬低通濾波器和第二采樣保持器；
[0019]所述第一電壓形成裝置和第二電壓形成裝置分別連接模擬量輸入系統(tǒng);所述第一采樣保持器和第二采樣保持器分別與模數(shù)轉換器連接。
[0020]進一步地，所述信號處理系統(tǒng)為DSP處理器。
[0021]進一步地，所述控制系統(tǒng)為51內核單片機，也可以用更高級的處理器。
[0022]進一步地，所述輸出接口包括:分別與控制系統(tǒng)連接的通信接口、出口繼電器以及報警設備。
[0023]進一步地，所述報警設備包括光字牌、報警燈、報警蜂鳴器等。
[0024]進一步地，所述斷線故障檢測及定位工作站包括:主機服務器、顯示設備以及通信接口 ；所述主機服務器包括:CPU處理器和數(shù)據(jù)儲存設備。
[0025]本實用新型的有益效果是:
[0026]1.本實用新型原理簡單，實現(xiàn)容易；不需額外增加測量設備，成本低，不增加運維工作量；
[0027]2.通過采集到的電壓電流信息，不僅可以進行單相斷線及其接地復雜故障的判定，還能夠對多相斷線及其接地復雜故障進行準確檢測和定位，縮短了故障處理的時間。
【附圖說明】
[0028]圖1是配電網(wǎng)絡等效結構圖；
[0029]圖2是本實用新型進行斷線故障檢測與定位的系統(tǒng)結構圖；
[0030]圖3是本實用新型配電線路斷線保護終端結構圖；
[0031 ]圖4是本實用新型斷線故障檢測及定位工作站結構圖。
【具體實施方式】
:
[0032]下面結合附圖與實例對本實用新型做進一步說明:
[0033]如圖1所示的配電網(wǎng)簡化結構圖，I一8節(jié)點為本斷線保護終端安裝點，其中節(jié)點2、3節(jié)點之間發(fā)生了斷線故障，線路I為故障線路，線路Π代表其他非故障線路的等效線路。
[0034]通過安裝在配電線路各節(jié)點的斷線保護終端獲取各節(jié)點的電壓、電流信息。所述的配電網(wǎng)是指由架空線路、電纜、桿塔、配電變壓器、隔離開關、無功補償設備以及其他附屬設施構成的I OkV電壓等級的輻射型電力網(wǎng)絡。
[0035]基于三相電壓電流的1kV配電線路斷線故障檢測與定位系統(tǒng)，如圖2所示，包括:斷線保護終端設備和斷線故障檢測及定位工作站。
[0036]如圖3所示，斷線保護終端安裝在配電線路各測量點，每個斷線保護終端通過通信網(wǎng)絡連接到斷線故障檢測及定位工作站上;斷線保護終端包括:依次串聯(lián)連接的模擬量輸入系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及輸出接口。
[0037]其中，模擬量輸入系統(tǒng)包括:電壓互感器和電流互感器；電壓和電流模擬量分別通過電壓互感器二次側和電流互感器二次側輸入。
[0038]數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括:
[0039]依次串聯(lián)連接的第一電壓形成裝置、第一模擬低通濾波器和第一采樣保持器；
[0040]依次串聯(lián)連接的第二電壓形成裝置、第二模擬低通濾波器和第二采樣保持器；
[0041]所述第一電壓形成裝置和第二電壓形成裝置分別連接模擬量輸入系統(tǒng);所述第一采樣保持器和第二采樣保持器分別與模數(shù)轉換器連接。
[0042]輸出接口包括:分別與控制系統(tǒng)連接的通信接口、出口繼電器以及報警設備。
[0043]電壓、電流等模擬量通過電壓互感器二次側、電流互感器二次側輸入設備，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括電壓形成、模擬低通濾波器(LPF)、采樣保持器(S/Η)以及數(shù)模轉換(A/D)等功能塊，完成將模擬輸入量準確地轉換為微型機能夠識別的數(shù)字量;數(shù)字信號處理(DSP)芯片將數(shù)字信號進行分析，得到所采集電壓電流的幅值相位;主CPU可以是簡單的51內核單片機，也可以用更高級的處理器，根據(jù)實際需要完成的功能選擇;通信接口連接主CPU和通信網(wǎng)絡，通過通信接口主CPU向斷線故障檢測與定位工作站上傳各測量點的故障信息；出口繼電器連接線路刀閘等隔離設備，在主CHJ命令下動作;報警設備可以是光字牌、報警燈、報警蜂鳴器等，向工作人員發(fā)出報警信號。
[0044]電壓、電流信息所指的是各節(jié)點各相對地電壓幅值和相位，各相電流幅值和相位。
[0045]如圖4所示的斷線故障檢測及定位工作站結構圖，斷線故障檢測及定位工作站包括:主機服務器、顯示設備以及通信接口 ；主機服務器包括:CPU處理器和數(shù)據(jù)儲存設備。其中數(shù)據(jù)儲存設備儲存的為根據(jù)實際配電網(wǎng)發(fā)生不同類型的斷線故障而整定的故障類型判據(jù)數(shù)據(jù)庫。
[0046]斷線保護終端采集和上傳各測量點的電氣量信息，斷線故障檢測及定位工作站接受由斷線保護終端上傳的電氣量信息，主機服務器將這些信息和故障數(shù)據(jù)庫中的信息比對，確定故障類型和故障相別，并通過比較各測量點的電壓來確定故障區(qū)段，實現(xiàn)故障定位，最后將故障類別，故障位置等信息在顯示設備上顯示出來。
[0047]需要說明的是，本實用新型中涉及到的信號處理系統(tǒng)為DSP處理器，控制系統(tǒng)為51內核單片機或者更高級的處理器;斷線故障檢測及定位工作站采用CPU處理器實現(xiàn);上述裝置均采用現(xiàn)有的設備即可實現(xiàn)，無需對裝置本身進行任何改進。
[0048]上述雖然結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本實用新型的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內。
【主權項】
1.基于三相電壓電流的1kV配電線路斷線故障檢測與定位系統(tǒng)，其特征是，包括:斷線故障保護終端和斷線故障檢測與定位工作站； 所述斷線故障保護終端安裝在配電線路各測量點，每個保護終端通過通信網(wǎng)絡連接到斷線故障檢測與定位工作站上;所述斷線故障保護終端包括:依次串聯(lián)連接的模擬量輸入系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及輸出接口； 所述斷線故障檢測及定位工作站安裝在各配電站內，斷線故障檢測及定位工作站通過通信網(wǎng)絡連接到各個斷線故障保護終端上。2.如權利要求1所述的基于三相電壓電流的1kV配電線路斷線故障檢測與定位系統(tǒng)，其特征是，所述模擬量輸入系統(tǒng)包括:電壓互感器和電流互感器；電壓和電流模擬量分別通過電壓互感器二次側和電流互感器二次側輸入。3.如權利要求1所述的一種基于三相電壓電流的1kV配電線路斷線故障檢測與定位系統(tǒng)，其特征是，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括: 依次串聯(lián)連接的第一電壓形成裝置、第一模擬低通濾波器和第一采樣保持器； 依次串聯(lián)連接的第二電壓形成裝置、第二模擬低通濾波器和第二采樣保持器； 所述第一電壓形成裝置和第二電壓形成裝置分別連接模擬量輸入系統(tǒng);所述第一采樣保持器和第二采樣保持器分別與模數(shù)轉換器連接。4.如權利要求1所述的一種基于三相電壓電流的1kV配電線路斷線故障檢測與定位系統(tǒng)，其特征是，所述信號處理系統(tǒng)為DSP處理器。5.如權利要求1所述的一種基于三相電壓電流的1kV配電線路斷線故障檢測與定位系統(tǒng)，其特征是，所述控制系統(tǒng)為51內核單片機，也可以用更高級的處理器。6.如權利要求1所述的一種基于三相電壓電流的1kV配電線路斷線故障檢測與定位系統(tǒng)，其特征是，所述輸出接口包括:分別與控制系統(tǒng)連接的通信接口、出口繼電器以及報警設備。7.如權利要求6所述的一種基于三相電壓電流的1kV配電線路斷線故障檢測與定位系統(tǒng)，其特征是，所述報警設備包括光字牌、報警燈和報警蜂鳴器。8.如權利要求6所述的一種基于三相電壓電流的1kV配電線路斷線故障檢測與定位系統(tǒng)，其特征是，所述斷線故障檢測及定位工作站包括:主機服務器、顯示設備以及通信接口 ；所述主機服務器包括:CPU處理器和數(shù)據(jù)儲存設備。
【文檔編號】G01R31/02GK205665347SQ201620601630
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月16日
【發(fā)明人】郭增民, 王暉, 楊超, 王官濤, 胡凱, 閆志偉, 毛惠卿, 伊瑞鵬, 張瑾
【申請人】國網(wǎng)山東省電力公司濱州供電公司, 國家電網(wǎng)公司